1.2. Описание установки

Измерение сопротивления исследуемых проводников и термоЭДС термопар производится с помощью вольтомметра В7-16А, постоянно подключенного к испытательному стенду.

Все исследуемые образцы расположены в корпусе стенда, причем резисторы R1, R2, R3 и один из спаев каждой из трех термопар помещены в общий термостат.

Подключение образцов к измерительному прибору осуществляется путем нажатия соответствующей контактной кнопки на лицевой панели стенда.

Маркировка кнопок соответствует маркировке образцов.

Геометрические размеры образцов также указаны на лицевой панели. При измерениях следует удерживать кнопку контакта в утопленном положении.

1.3. Проведение испытаний

1.3.1. Определение удельного сопротивления различных проводников при комнатной температуре

Включить измерительный прибор в сеть и прогреть его в течение 5 мин. Тумблер «Нагрев» не включать. Переключатель рода работ установить в положении «R», а переключатель пределов измерений – в положение «1»

Последовательно измерить сопротивление пленочных (поз. 1...3) и проволочных (поз. 6...10) резисторов, производя переключение на более высокий предел измерений при перегрузке прибора (сигнал «П»).

Таблица 1.1

Материал (1…3)	R, Ом	b, мм	1, мм	Rٱ Ом

Таблица 1.2

Материал (6…10)	R, Ом	1, мм	D, мм	ρ, мкОм.м

Результаты измерений и геометрические размеры резисторов занести в табл.1.1 и табл. 1.2.

1.3.2. Определение температурных зависимостей сопротивления

проводников и термоЭДС.

Измерить значения сопротивлений Rl, R2, R3 при комнатной температуре. Включить нагреватель и установить регулятор температуры в первое положение.

После стабилизации температуры в термостате повторить измерение сопротивлений Rl, R2, R3. При том же значении установившейся температуры, поставив переключатель рода работ в положение «U», измерить термоЭДС термопар. Аналогичным образом провести измерения при других температурах вплоть до 200 °С. При каждом измерений термоЭДС термопар регистрировать температуру холодного спая термопары.

Таблица 1.3

Медь			Никель			Константан
T,°C	RT, Ом	αρ, К−1	T, °C	RT, Ом	αρ, К-1	T, °C	RT, Ом	αρ, К−1

Таблица 1.4

Tгор, °C	Tхол, °C	ΔT, °C	ΔU, мВ
			Медь–манганин	Медь–железо	Медь–константан

Результаты измерения сопротивлений записать в табл.1.3, а значения термоЭДС занести в табл.1.4.

1.4. Обработка результатов

1. По данным 1.3.1 рассчитать удельное сопротивление металлических проводников, используя соотношение:

ρ=RS/l,

где R – сопротивление образца; S – площадь поперечного сечения; l – длина проводника.

Рассчитать сопротивление квадрата поверхности металлических пленок

R_ٱ = Rb/l,

где R – сопротивление образца; b – ширина резистивного слоя; l – длина пленки (расстояние между контактными площадками).

Результаты занести в табл.1.1 и табл.1.2.

2. По данным табл.1.3 построить температурную зависимость сопротивления R=f(T) для исследованных материалов.

3. Рассчитать температурный коэффициент удельного сопротивления металлов и сплавов как

α_ρ=α_R + α_l,

где α_R и α_l – температурные коэффициенты сопротивления и линейного расширения соответственно.

Температурный коэффициент сопротивления при данной температуре рассчитать по выражению:

,

где R_Т – сопротивление образца при данной температуре.

Значение производной dR/dT найти путем графического дифференцирования зависимости R(T). Для этого провести касательные к зависимости R(T) в точках, соответствующих выбранным температурам, и построить на них прямоугольные треугольники произвольных размеров. Искомую величину определить в виде отношения ΔR/ΔT.

В случае, если зависимость R(T) можно аппроксимировать линейной зависимостью, отношение ΔR/ΔT остается постоянным во всем интервале температур.

Температурные коэффициенты линейного расширения имеют следующие значения: для меди – 16,7^.10⁻⁶ К^-1; никеля – 12,8^.10⁻⁶ К⁻¹, константана – 17,0^.10⁻⁶ К⁻¹.

Результаты расчетов занести в табл. 1.3.

4. По данным табл.1.3 построить зависимость α_ρ=f(T) для исследованных материалов.

5. Рассчитать температурные зависимости удельного сопротивления и температурного коэффициента удельного сопротивления от состава для сплавов системы Cu-Ni.

Значения удельного сопротивления сплавов могут быть получены по приближенной формуле:

ρ_Cu-Ni = ρ_Niх_Ni + ρ_Сu (1−х_Ni) + С х_Ni(1−х_Ni), (1.2)

где С – постоянный коэффициент; х – содержание никеля в сплаве в относительных долях по массе; х_Ni + х_Cu =1.

Первые два слагаемых в формуле (1.2) характеризуют удельное сопротивление, обусловленное рассеянием электронов на тепловых колебаниях узлов кристаллической решетки. Предполагается, что составляющая удельного сопротивления аддитивно зависит от состава.

Коэффициент «С» находят путем подстановки в (1.2) значения удельного сопротивления константана и соответствующего ему содержания никеля х_Ni = 0,4.

В дальнейшем, подставляя различные значения x_Ni в выражение (1.1), получают необходимое число точек для построений кривой ρ=f(x).

Результаты расчетов занести в табл.1.5.

Таблица 1.5

хNi	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
ρ, мкОм∙м
αρ , К−1

Значения температурного коэффициента удельного сопротивления сплавов Cu-Ni при различных содержаниях никеля могут быть приближенно рассчитаны по формуле:

, (1.3)

где − удельное сопротивление сплава соответствующего состава, определенного по формуле (1.2).

Результаты расчета по 1.3 занести в табл. 1.5.

6. Построить зависимости удельного сопротивления сплава ρ(x_Ni-Cu) и температурного коэффициента удельного сопротивления α_ρ(х_Ni-Cu) по данным табл.1.5.

По оси абсцисс слева направо в линейном масштабе откладывать содержание никеля, а справа налево − содержание меди так, чтобы выполнялось соотношение x_Ni + x_Cu =1.

Ось ординат значений ρ восстановить из точки х_Ni = 0 (х_Cu = 1), а ось ординат значений α_ρ – из точки х_Ni = 1 (х_Cu = 0).

На графике α_ρ(x_Ni-Cu) помимо расчетных значений для х_Ni = 0,4 указать экспериментально найденное значение α_ρ константана (см. табл. 1.3).

7. Построить температурные зависимости термоЭДС ΔU(T) для исследованных термопар по данным табл. 1.4 .